[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 ufV!+$C)is  
Q Fm|-j  
1. 线栅偏振片的原理 8;14Q7,S  
=ONHKF[UJ  
2. 建模任务 t"072a  

)0 W`  
D]G)j  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 VZ& A%UFC  
 偏振元件的重要特性： \b=Pj!^gwb  
 偏振对比度 WI> P-D  
 透射率 .iMN,+qP  
 效率一致性 $j}OB6^I  
 线格结构的应用(金属) j^tW Iz  
C)'q QvA  
3. 建模任务： YKmsQ(q`N  
9^FziM  
4. 建模任务：仿真参数 BVsD( @lX  

Q6gt+FKU9  
偏振片#1: j]|U  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 [u}(57DS  
 高透过率(最大化) gKLyL]kAGz  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ZF7IL  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 9,j-Vp!G  
偏振片#2:
<JMcIV837  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Wq*b~Lw  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 $$b 9&mTl#  
 光栅周期：100nm &k-Vcrcz  
 光栅材料：钨 #U8rO;$  
<fCKUc  
5. 偏振片特性 J^R=dT!  
0Wa}<]:^  
 偏振对比度：(要求至少50:1) o<IAeH {+  
)-*5v D  
H~ZV*[A`  
76hOB@  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) bVP"(H]  
n  -(  
JSh.]j<bJL  
ljl^ GFo  
6. 二维光栅结构的建模 K\"R&{+=
 

W>-Et7&2  
v8AS=sY4r  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 F}Vr:~  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 uqz]J$
 
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 wtje(z5IL  
c'/l,k  
U9b?i$  
jZ NOt  
7. 偏振敏感光栅的分析 W9NX=gE4  

q6YXM  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 %HrAzM.QBF  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) 9tF9T\jW  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 w$JvB
5O  
8. 利用参数优化器进行优化 N('&jHF  

>EY3/Go>  

TB0 5?F  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 J:V?EE,\-  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 RX/hz|  
 在该案例种，提出两个不同的目标： oudxm[/U  
 #1:最佳的优化函数@193nm bygx]RC[  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 M4as  
 w@,zFV  
9. 优化@193nm E>l~-PaZY  
98^V4maR:  
 初始参数： kc0E%odF.v  
 光栅高度：80nm #%DE;  
 占空比：40% s[UHe{^T  
 参数范围： T=ev[ mS  
 光栅高度：50nm—150nm H%D$(W  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) eM8}
X[  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 /Rl6g9}  
X&kp;W  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 K6R.@BMN  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ](hE^\SC  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 =>-Rnc@  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 =?!wXOg_  
#\=FO>  
10. 优化@193nm结果 ^0Mt*e{q  
`nu''B H  
 优化结果： 8i2n;LAz  
 光栅高度：124.2nm A}l3cP; `#  
 占空比：31.6% q@{Bt{$x  
 Ex透过率：43.1% %^jMj2  
 偏振度：50.0 L
Gn:c;  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 r]6
C  
RCpR3iC2  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 vX.VfY  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 mHRiugb!  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 }~L.qG  
:>5@cvc  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ,y#Kv|R  
9iQq.$A.  
uLV#SQ=bZN  
 初始参数： y gz6C  
 光栅高度：80nm .6Pw|xu`Pw  
 占空比：40% vw9@v`k  
 参数范围： x<ZJb  
 光栅高度：50nm—150nm Tc? $>'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #"G]ke1l$  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% p^w;
kN  
'd9INz.  
 优化结果： vQ 6^xvk]  
 光栅高度：101.8nm r97pOs#5:  
 占空比：20.9% )AvN\sC  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） T{-CkHf9Q  
 偏振对比度：50.0 bE !GJZ  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ?82xdpg  
(,0(   
12. 结论 .[I
Cx  
D9H?:pmv?  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) R\!2l|_  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 pOIJH =#  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ]>5/PD,wWy  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 f6&iy$@